Depunerile de piatră de bere (beerstone) reprezintă o problemă frecventă în industria berii. Formarea lor este asociată cu procesele tehnologice normale, însă acumularea excesivă pe suprafețele echipamentelor poate indica un program de curățare CIP insuficient sau incorect adaptat condițiilor de producție.
Implementarea unui program CIP bine calibrat, care combină etapele alcaline și acide și este urmat de o dezinfecție corespunzătoare, contribuie la menținerea igienei instalațiilor, la eficiența transferului termic și la prelungirea duratei de viață a echipamentelor.
Ce este piatra de bere și de ce se formează
Piatra de bere este o depunere dură, dificil de îndepărtat, care se poate forma pe suprafețele interioare ale echipamentelor utilizate în procesul de fabricare a berii.
În general, aceste depuneri conțin două componente principale:
-
componenta minerală — în special oxalat de calciu, alături de alte săruri minerale;
-
componenta organică — proteine, polifenoli, carbohidrați și alte reziduuri provenite din must și bere.
Chimia procesului
-
Prezența ionilor și a oxalaților. Apa tehnologică și materiile prime utilizate în fabricarea berii furnizează calciu și alte minerale. În același timp, malțul și procesele biochimice asociate producției contribuie la prezența oxalaților în must.
-
Formarea compușilor slab solubili. Ionii de calciu pot reacționa cu oxalații și pot forma oxalat de calciu (CaC₂O₄), un compus cu solubilitate redusă. Temperatura, pH-ul, concentrația ionilor și compoziția mustului influențează formarea și depunerea cristalelor.
-
Aderența la suprafețe. Proteinele, polifenolii și alte substanțe organice se pot fixa împreună cu fracțiunea minerală pe suprafețele echipamentelor. În timp, depunerile devin mai dense și mai dificil de îndepărtat printr-o simplă clătire.
Unde se formează cel mai frecvent piatra de bere
Schimbătoarele de căldură cu plăci. Canalele înguste, variațiile de temperatură și contactul permanent cu produsul favorizează acumularea depunerilor dacă regimul CIP nu este optimizat.
Tancurile de fermentare și tancurile de maturare (lager). Depunerile se pot forma pe pereți, în zona superioară a tancurilor, pe componentele interne și în zonele mai dificil de curățat.
Conductele și armăturile. Coturile, îmbinările, supapele, punctele de prelevare și alte zone cu geometrie complexă sunt mai predispuse la acumularea reziduurilor.
Cazanele de fierbere a mustului și vasele de filtrare. Temperaturile ridicate și concentrația mare de substanțe organice și minerale pot favoriza formarea depunerilor pe suprafețele de transfer termic și în alte zone de contact cu produsul.
Riscurile asociate unei curățări insuficiente a echipamentelor
Reducerea eficienței transferului termic și creșterea consumului de energie
Depunerile de pe suprafețele schimbătoarelor de căldură acționează ca un strat izolator suplimentar. Pe măsură ce grosimea lor crește, transferul termic se poate deteriora, iar instalația trebuie să funcționeze mai intens pentru a menține parametrii tehnologici necesari.
Consecințele pot include un consum mai mare de energie, creșterea duratei ciclurilor tehnologice și reducerea productivității echipamentelor.
Formarea unor zone favorabile dezvoltării biofilmului
Suprafața neregulată și poroasă a depunerilor poate crea microzone dificil de atins de soluțiile de curățare și dezinfectare.
Reziduurile organice pot contribui la dezvoltarea microorganismelor nedorite, inclusiv a bacteriilor lactice, speciilor de Pediococcus și drojdiilor sălbatice. În industria berii, o astfel de contaminare poate afecta stabilitatea microbiologică, aroma și gustul produsului finit.
Creșterea riscului de coroziune localizată
Depunerile persistente pot crea condiții diferite între suprafața metalului expus și cea acoperită. În anumite condiții, acumularea de cloruri și alte substanțe agresive în zonele greu accesibile poate favoriza apariția coroziunii localizate, inclusiv a coroziunii în puncte și în crevase.
Din acest motiv, îndepărtarea regulată a depunerilor este importantă nu numai pentru igienă, ci și pentru protejarea suprafețelor din oțel inoxidabil.
De ce nu este suficientă doar clătirea cu apă sau o singură spălare alcalină
Una dintre greșelile frecvente este presupunerea că o clătire cu apă sau o singură etapă alcalină poate elimina toate tipurile de contaminanți.
Piatra de bere are însă o structură complexă, formată din componente organice și minerale, iar acestea necesită mecanisme diferite de curățare.
-
Clătirea cu apă îndepărtează reziduurile slab aderente, drojdia, particulele de hamei și o parte din resturile de produs, dar nu este suficientă pentru depunerile minerale persistente.
-
Spălarea alcalină ajută la îndepărtarea proteinelor, grăsimilor, polifenolilor și a altor contaminanți organici. În același timp, aceasta pregătește suprafața pentru etapa de îndepărtare a depunerilor minerale.
-
Spălarea acidă este destinată în principal eliminării depunerilor minerale și a sărurilor care nu sunt îndepărtate eficient în etapa alcalină.
De ce este importantă alternanța: alcalin → acid → dezinfecție
Pentru depunerile complexe, alternarea etapelor chimice permite acțiunea asupra diferitelor componente ale contaminării.
Etapa alcalină îndepărtează o mare parte din matricea organică formată din proteine, grăsimi și polifenoli și facilitează accesul soluției acide la fracțiunea minerală.
Etapa acidă contribuie la dizolvarea și îndepărtarea depunerilor minerale, inclusiv a sărurilor de calciu, și ajută la menținerea suprafețelor metalice curate.
Dezinfecția se efectuează după curățarea suprafețelor și are rolul de a reduce încărcătura microbiologică înainte de următorul ciclu de producție.
Este important ca între etapele incompatibile chimic să fie efectuată o clătire corespunzătoare. Parametrii CIP — concentrația soluției, temperatura, timpul de contact, debitul și acțiunea mecanică — trebuie adaptați tipului de echipament, gradului de contaminare și recomandărilor producătorilor de detergenți și instalații.
Cum arată, pas cu pas, un program CIP corect
Pasul 1. Clătirea preliminară
În prima etapă sunt îndepărtate reziduurile de produs, drojdia, particulele de hamei și contaminanții slab aderenți. Temperatura apei trebuie aleasă în funcție de tipul de contaminare și de echipamentul curățat.
Pasul 2. Spălarea alcalină
Soluția alcalină este utilizată pentru îndepărtarea contaminanților organici. Eficiența procesului depinde nu numai de concentrația detergentului, ci și de temperatură, timpul de contact, viteza de circulație și acțiunea mecanică a fluxului.
Pasul 3. Clătirea intermediară
După etapa alcalină, instalația trebuie clătită corespunzător înainte de introducerea soluției acide. Acest lucru previne neutralizarea prematură a reactivilor și permite utilizarea lor eficientă.
Pasul 4. Spălarea acidă
Soluția acidă este utilizată pentru îndepărtarea depunerilor minerale care nu pot fi eliminate eficient prin curățarea alcalină.
Frecvența acestei etape poate varia în funcție de compoziția apei, materiile prime, intensitatea producției, tipul echipamentului și viteza de formare a depunerilor.
Pasul 5. Clătirea și dezinfecția
După îndepărtarea contaminanților organici și minerali, echipamentul este pregătit pentru etapa de dezinfecție. Alegerea dezinfectantului, concentrația și timpul de contact trebuie stabilite în conformitate cu programul de igienă al fabricii și cu cerințele tehnologice.
Un program CIP eficient trebuie adaptat fiecărei fabrici de bere
Nu există un singur regim CIP universal pentru toate fabricile de bere. Compoziția apei, materiile prime, temperatura proceselor, configurația conductelor, tipul schimbătoarelor de căldură și frecvența ciclurilor de producție influențează atât formarea pietrei de bere, cât și eficiența curățării.
Un program CIP corect structurat, care combină curățarea alcalină și acidă cu o dezinfecție adecvată, contribuie la:
-
menținerea eficienței transferului termic;
-
reducerea riscului de contaminare microbiologică;
-
menținerea stabilității gustului și calității berii;
-
reducerea consumului inutil de energie și apă;
-
protejarea suprafețelor și prelungirea duratei de exploatare a echipamentelor.
Specialiștii ITS Water Group pot analiza sistemul CIP existent, particularitățile apei și condițiile tehnologice ale fabricii, pentru a identifica cauzele formării depunerilor și pentru a selecta o schemă eficientă de curățare și dezinfecție. O abordare corectă permite reducerea consumului de resurse, prevenirea problemelor microbiologice și menținerea unei calități constante a fiecărui lot de produs.